陈永明， 田 媛

(北京工商大学食品学院，北京 100048)

绿茶茶叶及其浸出液中重金属含量研究

陈永明， 田 媛

(北京工商大学食品学院，北京 100048)

采用电感耦合等离子体质谱方法测定了不同等级绿茶中Cu、Zn、Pb、Cr、Cd、Ni等6种重金属的含量，并研究了浸泡时间，浸泡次数对6种金属元素浸出率的影响．结果表明，随着绿茶等级的提高，茶叶中对人体有害的重金属含量降低;6种重金属元素在茶叶浸出液中的含量在前30 min都随着浸泡时间的增加而增加，且各元素浸出率都随着浸泡次数的增加而降低．1级湘丰绿茶的浸出液中 Cu、Zn、Pb、Cr、Cd 的质量浓度分别可达 0.044，0.300，0.010 1，0.001 7，0.003 9 mg/L．

电感耦合等离子体质谱;茶叶;重金属;浸出率

茶是人们重要饮品之一，人体的许多重要疾病，包括癌症、心血管疾病、风湿性关节炎、高血脂、神经退化等疾病，都可通过饮茶得到较好的预防［1］．近几年，由于茶叶种植环境和生产加工过程的污染，茶叶中重金属残留引发的问题日益严重，准确快速测定茶叶中重金属元素的含量不仅对茶叶质量控制有指导意义，而且可以对茶叶的种植、加工生产提供科学依据［2－4］．

由于茶叶是浸泡之后再饮用，因此认为，直接测定得出的茶叶中各金属元素含量的数据不能用作卫生学评价的依据，结合茶叶浸出液中各金属元素的含量和浸出率一同考虑才有意义［5］．快捷有效测定茶叶浸出液中重金属元素，如铜、镉、镍等便为茶叶科学的研究重点［6］．研究不同浸泡时间及浸泡次数时茶叶重金属元素的溶出量有助于指导科学的饮茶方法，而且为进一步研究茶叶中微量元素存在形态提供了重要的实验数据［7－9］．

电感耦合等离子体质谱(inductively coupled plasma mass spectrometry，ICP-MS)具有较低的检出限、宽的动态线性范围、干扰少、精度高、分析速度快等分析特性，相比其他分析技术，对微量元素的快速检测更具优越性［10－11］．

实验研究了3种不同等级绿茶干茶叶及其浸出液中重金属含量，并对不同浸泡时间及浸泡次数对茶叶浸出液中重金属溶出规律进行了初步研究．

1 材料与方法

1.1 材料

茶叶采集于湖南长沙某茶厂，样品为湘丰绿茶特级、1级、2级．

1.2 仪器与试剂

仪器为 ELAN9000型 ICP-MS仪，美国 PE公司;玻璃仪器使用前用10%硝酸浸泡24 h，用自来水、蒸馏水分别冲洗干净备用;AY220型电子天平，日本岛津公司．

ICP-MS仪采用最佳工作参数如表1，载气为氩气，纯度≥99.99%．

试剂均使用符合国家标准或专业标准的试剂;水为去离子水或同等纯度的水;标准溶液为Cu、Zn、Pb、Cr、Cd、Ni标准溶液，均为 100 μg/mL，购自于中国计量科学研究院．

表1 ICP-MS工作参数Tab．1 Value of ICP-MS work parameters

1.3 样品处理

为了减少茶叶中水分所致的误差，茶叶样品放于105℃下烘干2 h，取出后马上放入干燥器冷却至室温;将茶叶样品粉碎，过60目筛，备用．

1.4 实验设计

1.4.1 干茶叶中重金属含量的测定

称取研磨的茶叶粉末1 g左右(精确到0.001 g)于50 mL瓷坩埚中，在电炉上低温碳化(110～130℃)后，置于马弗炉中，逐步升温，并保持在500℃下干灰化处理4 h，至样品完全灰化，呈灰白色为止．试剂空白同时操作．灰渣在冷却后用少量蒸馏水湿润，再加入2 mL 6 mol/L盐酸，在电炉上低温溶解，并加入质量分数为30%的过氧化氢溶液使之完全溶解，然后用蒸馏水洗入25 mL容量瓶中，待测，同时做试剂空白．

1.4.2 茶叶浸出液中重金属含量的测定

称取茶叶1.00 g于100 mL小烧杯中，加入50 mL 100 ℃超纯水浸泡，并分别在 5，10，15，30，60，120 min时对茶叶浸出液中重金属含量进行监测，监测茶叶浸出液中重金属含量的变化，并分析浸泡时间对茶叶浸出液中重金属含量的影响．

称取茶叶1.00 g于100 mL小烧杯中，加入50 mL 100℃超纯水浸泡，倾倒出茶水留在烧杯中的为1次残渣，将过滤茶水，定容至50 mL为1次浸液，待测．随后加入50 mL 100℃超纯水浸泡1次残渣，倾倒出茶水定容至50 mL为2次浸液，烧杯中剩余为2次残渣．继续加入50 mL 100℃超纯水浸泡2次残渣，倾倒出茶水为3次浸液，定容至50 mL待测．

2 结果与讨论

2.1 绿茶茶叶中重金属含量

对3种不同等级绿茶样品进行分析监测，其测定结果如表2．

表2 茶叶中重金属质量分数Tab．2 Content of heavy metal in tea 10 －6

目前，茶叶重金属含量的相关标准中，只对Cu和Pb有所要求，其上限分别为:60 mg/kg和5 mg/kg，表2可见，茶叶样品中这两种元素含量都不超过国家标准．

对于Pb、Cr、Cd几种危害较大的重金属元素，随着绿茶等级的提高，其含量逐渐降低;对于Cu和Zn元素，则表现为随着茶叶等级提高，其含量也增加的现象，这说明在由于绿茶等级对茶叶原料选择、运输、加工工艺等过程的控制，可以减少重金属的污染，并且增加对人体有益元素的含量．

而对于Ni元素，其在人体中的生理功能尚未研究透彻，但已有研究表明，动物实验显示缺乏Ni可能出现生长缓慢、生殖能力减弱等现象，而每天摄入Ni量超过250 mg则会引起中毒，有些敏感的人甚至摄入超过600 μg就可引起中毒．实验中发现Ni含量与茶叶等级之间并无明显关系．

2.2 浸泡时间对茶叶浸出液中重金属含量的影响

用100 ℃水将茶叶浸泡，并分别在5，10，15，30，60，120 min时对茶叶浸出液中重金属含量进行监测，茶叶浸出液中重金属含量与浸泡时间的关系如图1．

结果表明，随着浸泡时间的增加，茶叶浸出液中6种重金属含量都随之增加，且大多表现在前30 min中溶出，30 min后茶叶浸出液中重金属含量基本不再变化，Ni、Zn、Cu甚至在前10 min就已经溶出大部分．而茶叶浸出液中重金属含量与茶叶等级同样存在一定的相关性，与茶叶中含量表现出一致性:Pb、Cr、Cd几种危害较大的重金属元素，随着绿茶等级的提高，其含量逐渐降低;对于Cu和Zn元素，则表现为随着茶叶等级提高，其含量增加，不过在整个溶出过程中，Cd、Cu、Zn 3种元素的溶出在茶叶等级间存在交叉情况．

图1 茶叶浸出液中重金属含量与浸泡时间的关系Fig．1 Relationship between content of heavy metal in tea extract and soaking time

2.3 浸泡次数对茶叶浸出液中重金属含量及浸出率的影响

经过对茶叶不同浸泡后的1次浸液、2次浸液、3次浸液中重金属含量测定，其结果如表3．

表3 不同浸液中重金属质量浓度Tab．3 Content of heavy metals in different infusions mg/L

重金属浸出率可以更加直观的表现出各种金属在茶叶浸出液中的浸出情况，其计算方法如式(1)．

式(1)中V为重金属浸出率，%;m1为浸出液中重金属含量，mg;m2为茶叶干样中相应重金属含量，mg．

浸泡次数与6种金属浸出率的关系如图2．

图2 浸泡次数与6种元素浸出率的关系Fig．2 Relationship between soaking times and leaching rate of 6 metal elements

结果表明，Cu和Cr的浸出率较低，而其他4种元素的浸出率较高，主要原因可能是金属本身的性质和存在形态的差异造成的;并且随着浸泡次数的增加，茶叶浸出液中重金属含量降低，说明重金属的浸出率与茶叶中其初始含量有关，平时人们饮茶时洗茶的习惯可以适当的降低茶叶浸出液中重金属含量．

3 结论

对同品种绿茶而言，随着绿茶等级的提高，其中对人体有害元素含量降低，说明绿茶等级对茶叶原料、运输及加工工艺的要求及控制，可以降低茶叶中重金属污染风险．浸泡时间对重金属在茶叶浸出液中的浸出率有一定影响，随着浸泡时间的增加，茶叶浸出液中 Cu、Zn、Pb、Cr、Cd、Ni等元素含量增加，30 min后各元素含量变化趋势减缓．浸泡次数对各金属元素的浸出率也有一定影响，对1次浸液、2次浸液、3次浸液中重金属含量分析测定表明，1次浸液中金属含量明显高于2、3次浸液，各元素浸出率随着浸泡次数的增加而降低．

按照人们通常的饮茶习惯，采用沸水冲泡茶叶，浸泡10 min后，1级湘丰绿茶的浸出液中 Cu、Zn、Pb、Cr、Cd 的质量浓度分别可达 0.044，0.300，0.010 1，0.001 7，0.003 9 mg/L，低于生活饮用水卫生标准(GB 5749—2006)中规定的 1，1，0.01，0.05，0.005 mg/L［12］，因此，茶水中 Cu、Zn、Pb、Cr、Cd 的含量低于我国生活饮用水卫生标准，符合饮用水卫生要求，可以放心饮用．

［1］周国兰，刘晓霞．茶叶中铅测定的影响因素探讨［J］．茶叶通讯，2004，43(1):3-4．

［2］李小英，罗方若．原子吸收法测定茶叶中钙、镁、钾、钠、铁、锰、铷［J］．地质实验室，1989，5(2):83-84．

［3］曾跃辉．谈谈茶树的微量元素营养［J］．茶叶通讯，1990(1):37-40．

［4］陈春焕．微量元素和茶树的生长发育［J］．国外科技，1992(4):31-34．

［5］丁航，徐美奕，周克元，等．茶叶中微量元素浸出率的研究［J］．广东微量元素科学，2003，10(5):56-58．

［6］江用文，鲁成银．我国茶叶的安全质量现状与建议［J］．中国农业科技导报，2006，8(5):21-23．

［7］郭亚东，朱月春．原子吸收法测定茶叶中的微量元素和溶出率［J］．昆明医学院学报，1991，12(3):64-66．

［8］沙济琴，郑达贤．茶叶硒的溶出量与浸泡时问及冲泡次数的关系［J］．福建茶叶，1995(4):18-21．

［9］黄渊泽，王光灿，蔡大昌．云南茶叶中的微量元素分析［J］．微量元素与健康研究，1997，14(2):36-38．

［10］Jarvis K E，Jarvis A L，Gray R S H．电感耦合等离子体质谱手册［M］．北京:原子能出版社，1997:10．

［11］谢永臻，陈宾，庄峙厦，等．电感耦等离子体质谱(ICP-MS)同时测定人发中的微量元素［J］．厦门大学学报:自然科学版，1998，37(4):557-562．

［12］中华人民共和国卫生部．GB 5749—2006，生活饮用水卫生标准［S］．北京:中国标准出版社，2006．

(责任编辑:李 宁)

Determination of Heavy Metal Content in Green Tea and Extracts

CHEN Yong-ming，TIAN Yuan
(School of Food and Chemical Engineering，Beijing Technology and Business University，Beijing 100048，China)

ICP-MS method was used for determining the content of heavy metals including Cu，Zn，Pb，Cr，Cd，and Ni of different grade green tea．The influence of immersion time，immersion times on six metal elements leaching rate was studied．The results showed that the contents of heavy metal harmful to human body in tea decreased with the green tea levels increased．The content of heavy metalsin leaching solution of the tea increased in former 30 minutes as the immersion time increased，then the element leaching rate reduced with the increase of immersion times．The content of Cu，Zn，Pb，Cr，and Cd were 0.044，0.300，0.010 1，0.001 7，0.003 9 mg/L，respectively．

ICP-MS;green tea;heavy metals;leaching rate

TS272.7

A

1671-1513(2012)02-0043-05

2011-09-29

国家“十一五”科技支撑计划项目(2009BADC2B04－04)．

陈永明，男，硕士研究生，研究方向为污染生态学与环境监测;

田 媛，女，教授，博士，主要从事环境生态学方面的研究．通讯作者．